云使能建筑物自动化系统的制作方法
【专利说明】云使能建筑物自动化系统
[0001]相关申请的交叉引用
本申请是题为 SYSTEM AND METHOD OF ENERGY MANAGEMENT CONTROL 的 2013 年 2 月 11日提交的美国申请号13/763,870的部分继续申请，该申请根据美国法典第35条第119(e)款要求在2012年3月5日提交的美国临时申请号61/606，630的权益，其中，两个申请都因此被整体地通过引用并入。
技术领域
[0002]本发明涉及能量管理控制，并且更特别地涉及云使能能量管理控制框架以针对能量高效的建筑物提供优化的控制和操作。
【背景技术】
[0003]许多当前的建筑物自动化系统使用反应性控制策略来监视和控制建筑物中的各种系统。例如，该策略可包括遵循由设施管理员创建的调度表和设定。参考图1，示出了用于反应性建筑物自动化系统的架构10。该建筑物包括设施管理员工作站28，其包括人机接口(HMI) 32、数据记录器34并提供对制造执行系统(MES) 36的访问。另外，该建筑物包括工程师工作站30，其提供对工程系统(ES) 38的访问。建筑物自动化系统包括控制器12，其与用于水加热器/冷却器、热/冷水泵、温度计16、水和/或空气供应阀、流量计18、通风风扇、加湿器、热质量计、流量计20、灯、断路器、电量计24和通风机、二氧化碳(CO2)计、亮度计26及其它设备和/或传感器的致动器14和传感器22相关联。控制器12提供诸如温度、湿度、空气质量以及其他的环境条件的闭环和开环控制。每个控制器12连同设定调度表一起接收温度、湿度、亮度及其它设定，其由设施管理员经由HMI 32输入到MES 36。诸如温度、湿度以及亮度的实时数据被控制器12收集并发送到HMI 32和数据记录器34。设施管理员还监视建筑物的实时状态并从数据记录器34读取历史数据。此外，ES 38被工程师用来对建筑物自动化系统10、控制器12、HMI 32以及数据记录器34进行编程、监视、调试和试运行。
[0004]然而，此类策略并不考虑在不同的时间且不同的天气条件发生的能量价格的变化，诸如电价。因此，此类系统并不是成本有效或能量高效的。另一缺点是建筑物中的占用者可能不能控制其自己的环境设定。例如，某些占用者在夏季更喜欢72 F0，而其他人更喜欢 75 F。。
【发明内容】
[0005]公开了一种控制建筑物中的能量消耗的方法。该方法包括接收包括多个请求的占用者请求数据，其中，所述多个请求中的每一个对应于建筑物中的多个区中的一个区，其中，经由云计算资源来接收占用者请求数据。该方法还包括接收包括当前天气测量数据和天气预测数据中的至少一个的天气数据，其中，经由云计算资源来接收天气数据。另外，经由云计算资源来接收由设施管理员创建并管理的设施管理规则。此外，该方法包括经由云计算资源来生成多个输出控制信号，其中，所述多个输出控制信号中的每一个是基于设施管理规则和能量价格数据、预测占用者调度表和多个请求中的一个。模拟控制信号以基于优化的能量使用或优化的成本来确定优化的控制信号。
【附图说明】
[0006]图1描绘了常规反应性建筑物自动化系统的架构。
[0007]图2示出了根据本公开的示例性实施例的能量管理控制(EMC)系统。
[0008]图3示出了根据本公开的示例性实施例的图1的能量管理控制器。
[0009]图4示出了根据本公开的示例性实施例的图3的EMC运行时间模块。
[0010]图5是示出了根据本公开的示例性实施例的控制建筑物中的能量消耗的方法的流程图。
[0011]图6是示出了根据本公开的示例性实施例的控制建筑物中的能量消耗的方法的流程图。
[0012]图7示出了根据本发明的示例性实施例的用于实现EMC系统的示例性计算机系统。
[0013]图8描绘了结合建筑物自动化系统使用的EMC系统的架构。
[0014]图9是根据本发明的当使用在云使能建筑物自动化系统中时的EMC系统的替换架构。
【具体实施方式】
[0015]在详细地解释本发明的任何实施例之前，应理解的是，本发明在其应用方面不限于在以下描述中阐述或在以下附图中图示出的部件的构造和布置的细节。本发明能够有其它实施例并以各种方式实施或执行。并且，应理解的是，本文所使用的措辞和术语是出于描述的目的且不应视为是限制性的。“包括”、“包含”或“具有”及其变体在本文中的使用意图涵盖其后列出的项目及其等价物以及附加项目。除非另外指定或限制，术语“安装”、“连接”、“支撑”以及“耦合”及其变体被宽泛地使用并涵盖直接和间接安装、连接、支撑以及耦合。此外，“连接”和“耦合”并不局限于物理或机械连接或耦合。在以下描述中，使用相同的附图标记和标签来描述图1一9的若干视图中的相同、类似或相应部分。
[0016]根据本公开的示例性实施例，利用能量管理控制(EMC)系统来允许建筑物自动化系统(BAS)利用不同的外部可用信息来主动地控制并优化能量管理。BAS是被建筑物的控制系统用来监视和控制建筑物中的各种系统的系统。例如，BAS与建筑物中的建筑物控制设备通信以管理建筑物中的能量消耗。EMC系统所利用的信息类型包括例如天气信息、占用信息以及能量市场价格信息。通过综合此可用的有用信息，可以减少能量消耗，并且可以在建筑物中增加占用者舒适度。
[0017]图2示出了根据本公开的示例性实施例的能量管理控制(EMC)系统100。在图2中，能量管理控制器101接收数据，包括例如天气数据102、占用数据103以及能量价格数据104。天气数据可包括当前天气测量数据(例如，当前温度)和天气预测数据(例如，在未来时间段内的温度预测)。占用数据可包括占用者请求数据和占用者调度表数据。占用者请求数据是由占用者输入的数据，并且对应于由占用者进行的当前请求。例如，占用者可请求将建筑物中的区中的温度设定成特定温度值。占用者调度表数据是反映用于建筑物的预测的占用者调度表的数据。例如，建筑物可包括不同区，并且每个区可具有相应的占用者调度表数据。占用者调度表数据可基于在某些时间在建筑物的某些区中将存在的占用者的数目的预测以及计划将在某些时间在建筑物的某些区中执行的某些任务，所述任务要求某些水平的能量消耗。能量价格数据可包括由一个能量公用事业公司或多个能量公用事业公司提供的当前能量价格数据(例如，实时能量价格)和/或针对未来时间段的预测的能量价格数据。建筑物中的一个区可对应于建筑物中的单个房间或者对应于包括若干房间的建筑物中的一个区域。
[0018]可经由多种手段将数据输入到能量管理控制器101，并且该数据被EMC系统100用于BAS的最佳规划和操作。例如，在示例性实施例中，EMC系统100可包括输入装置，诸如例如触摸屏、键盘、鼠标等，并且用户可以手动地输入不同类型的数据。在示例性实施例中，EMC系统100可从一个数据库或多个数据库检索数据。(一个或多个)数据库可与EMC系统100分开设置，并且EMC系统100可经由网络连接(例如，有线连接或无线连接)与(一个或多个)数据库通信。数据可自动地或手动地被用户接收。例如，用户可设定关于检索数据的频率的调度表。另外，EMC系统100可在方框105处接收占用者请求并在方框106处从设施管理员接收规则。基于接收的数据以及从占用者和/或设施管理员处接收到的输入，EMC系统100输出控制信号。输出控制信号可包括例如区温度、湿度以及亮度的设定点以及建筑物控制设备的调度表，所述建筑物控制设备诸如例如恒温器、HVAC (供热、通风和空调)、窗户以及灯。
[0019]在操作期间，EMC系统100可实现双环路结构。例如，EMC系统100可利用内环路和外环路。内环路在图2的方框107处示出，并使得能够实现微分区，并在建筑物内执行建筑物控制设备(方框108)(例如，HVAC、照明、窗户等)的局部优化，其被用来遵守由EMC系统100输出的设定点要求。也就是说，内环路使得能够实现建筑物中的单独区(方框109)中的低级建筑物控制设备(方框108)的独立控制。建筑物中的一个区可对应于建筑物中的单个房间或者对应于包括若干房间的建筑物中的一个区域。微分区指的是单独地管理建筑物的不同区中的不同建筑物控制设备以优化建筑物中的能量消耗。可从内环路向能量管理控制器101传输能量消耗简档，其允许能量管理控制器101对传输到内环路的输出控制信号进行调整。输出控制信号可包括例如设定点、模式以及调度表。外环路充当用于EMC系统100的主框架的控制环路，充当高级策略规划者，使得BAS能够执行多种功能。例如，夕卜环路可使得BAS能够利用包括例如天气数据102、占用数据103以及能量价格数据104的数据来配置能量节约策略并实时地实现策略。外环路可进一步使得BAS能够利用建筑物的储热容量以进行负荷修整(load shaping)，协调占用者针对微分区的实时请求，规划自然通风和冷却，并针对自动需求响应预测10每日能量需求简档。外环路经由接口模块205与内环路通信，如参考图3所述。
[0020]图3示出了根据本公开的示例性实施例的图1的能量管理控制器101。如图3中所示，能